[发明专利]用于风电场的无功功率控制的系统及方法

权利要求书

1.一种连接至电力网的电功率系统(105)，包括：

系统水平控制器(107)；

电功率子系统(102)的多个群集(137)，所述电功率子系统(102)中的每一个包括电联接至具有发电机转子(118)和发电机定子(120)的发电机(116)的功率变换器(122)，所述电功率子系统(102)中的每一个限定用于将功率提供至所述电力网的定子功率通路(125)和变换器功率通路(127)，所述变换器功率通路(127)包括部分功率变压器(130)；

群集变压器(145,146,147)，其将电功率子系统(102)的各个群集连接至所述电力网，以及，

与所述系统水平控制器(107)通信地联接的多个群集水平控制器(176)，电功率子系统(102)的所述群集(137)中的每一个与所述群集水平控制器(176)中的一个通信地联接，所述群集水平控制器(176)中的每一个构造成执行一个或多个操作，所述一个或多个操作包括：

从所述系统水平控制器(107)接收无功功率命令；

经由所述群集水平控制器(176)中的每一个基于所述无功功率命令对于电功率子系统(102)的各个群集生成群集水平无功电流命令；以及，

经由所述群集水平控制器(176)中的每一个基于所述群集水平无功电流命令将子系统水平无功电流命令分配至所述电功率子系统(102)的子系统水平控制器(107)。

2.根据权利要求1所述的电功率系统(105)，其特征在于，所述一个或多个操作还包括：

接收无功功率反馈信号；

确定随各个群集的无功功率命令和所述无功功率反馈信号而变的无功功率误差；以及，

经由所述群集水平控制器(176)中的每一个基于所述无功功率误差对于电功率子系统(102)的各个群集生成所述群集水平无功电流命令。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的电功率系统(105)，其特征在于，所述部分功率变压器(130)包括二绕组变压器或三绕组变压器中的至少一者。

4.根据权利要求2所述的电功率系统(105)，其特征在于，经由所述群集水平控制器(176)中的每一个基于无功功率误差对于电功率子系统(102)的各个群集(137)生成所述群集水平无功电流命令还包括：

经由无功功率调节器基于所述无功功率误差生成第一输出，其中所述无功功率调节器包括比例积分(PI)控制器、比例微分(PD)控制器、比例积分微分(PID)控制器或状态空间控制器中的至少一者。

5.根据权利要求4所述的电功率系统(105)，其特征在于，所述电功率系统(105)还包括经由所述群集水平控制器(176)中的每一个基于最大电压条件和最小电压条件限制来自所述无功功率调节器的所述第一输出以获得电压值。

6.根据权利要求5所述的电功率系统(105)，其特征在于，所述电功率系统(105)还包括经由所述群集水平控制器(176)从所述群集变压器(145,146,147)的二次绕组或公共联接点接收电压反馈信号，以及确定随所述电压值和所述电压反馈而变的电压误差。

7.根据权利要求6所述的电功率系统(105)，其特征在于，所述电功率系统(105)还包括经由电压调节器基于所述电压误差生成第二输出，其中所述电压调节器包括比例积分(PI)控制器、比例微分(PD)控制器、比例积分微分(PID)控制器或状态空间控制器中的至少一者。

8.根据权利要求7所述的电功率系统(105)，其特征在于，所述电功率系统(105)还包括经由所述群集水平控制器(176)中的每一个基于最大电流条件和最小电流条件限制来自所述电压调节器的所述第二输出以获得所述群集水平无功电流命令。

9.根据前述权利要求中任一项所述的电功率系统(105)，其特征在于，所述电功率系统(105)包括风电场，且其中所述电功率子系统(102)包括风力涡轮功率系统。